X-Ray Diffraction in Biology (XRD). Физический принцип кристаллографии

1.

X-Ray Diffraction in Biology
(XRD)
Леонтьева Елена
МЕНМ - 170601

2.

Физический принцип кристаллографии основан на дифракции
рентгеновских лучей на всех электронах, содержащихся в кристалле,
составляющих атомы всех макромолекул
Бомбардировка
рентгеновским излучением
кристаллов, состоящих из
биологических макромолекул,
дает возможность
определить особенности
структуры макромолекулы
на атомном уровне
Банк данных о белках: http://www.rcsb.org

3.

Определение структуры
Первым шаг - производство высокочистой макромолекулы в
большом количестве
E. coli

4.

Дифракционные данные
Дифракционная картина

5.

От данных дифракции к плотности электронов
Первый метод - замена молекул. Используется известная структура
гомологичного белка. Он состоит из построения виртуального кристалла путем
размещения гомологичной структуры в ячейке кристалла
Второй метод - множественное изоморфное замещение, которое
заключается в диффузии тяжелых атомов (богатых электронами) в кристалле.
Третий метод - аномальная дисперсия. Этот метод состоит в изменении
длины волны падающего луча вокруг края поглощения одного из атомов,
содержащегося в молекуле.

6.

От плотности электронов к структурной модели
Окончательная модель состоит из трехмерных координат каждого
атома содержимого ячейки, состоящего из одной или нескольких
макромолекул.

7.

Шаги после определения структуры
Последний шаг, после определения структуры с помощью
рентгеновской дифракции - интерпретации структуры и ее
осмысление в биологическом контексте.
Т.е., понимание структурной характеристики как
трехмерного объекта и оценка его функции на
клеточном или эволюционном уровне

8.

9.

10.

11.

Список литературы:
1. X-Ray Diffraction in Biology: How Can We See DNA and Proteins in Three
Dimensions? Claudine Mayer. Paris, France 2017;
2. Physico-chemical properties improvement of soy protein isolate films through
caffeic acid incorporation and tri-functional aziridine hybridization. 2016. China
3. Modified fractal iron oxide magnetic nanostructure: A novel and high
performance platform for redox protein immobilization, direct electrochemistry
and bioelectrocatalysis application. 2016. Tehran, Iran, Germany
4. Protein-modified hollow copper sulfide nanoparticles carrying indocyanine
green for photothermal and photodynamic therapy. 2016. China.